SLAM扫描：全称三维移动式激光扫描（Simultaneous Localization and Mapping）技术，被认为是继 GPS 空间定位技术后的又一项测绘技术革命。SLAM 扫描可以快速获取研究对象的三维坐标数据，形成扫描空间带有真实色彩与空间位置信息的数据点的合集。点云文件同时又能进行坐标测量、切片浏览、表面处理和三维建模等使用方式，较好地满足了文保、测绘和施工管理等工作需求。
图1-SLAM扫描点云
近年来，我国建筑工程中BIM（建筑信息模型: Building Information Modeling）技术飞速发展，BIM技术已经成为建筑企业项目精细化、集约化和信息化管理不可或缺的数据和技术支持。
背景
在传统施工管理的应用中，受施工环境、作业人员、施工设备等因素影响，在施工的过程中会产生一定的偏差和偏移，对后续的施工会造成一定影响。而施工本身存在的误差，难以被表达到BIM设计中，也同样难以通过BIM软件下进行还原和矫正，累计的偏差会导致实际施工产生误差越来越大，所以急需要通过一种新型的技术来衔接虚拟施工和现实的施工环境，从而进行精确化施工管理。
SLAM扫描技术与BIM技术的融合很好地解决了这一问题，也转变了传统施工管理模式，搭建起了虚拟与真实场景之间的信息桥梁。实际上这是一种根据现状施工场景的逆向建模方式。我们通过对现场施工环境的全息视觉点云采集，通过建立设计BIM模型，最终形成两者的对比和施工矫正，将虚拟的设计优化成果真实还原到现实施工过程中。
图2-点云模型和BIM模型融合对比
一、SLAM和BIM融合技术路线
图3-技术路线图
在SLAM和BIM融合技术路线中，点云数据的转换导入与算法拟合是数据转换和处理的关键。BIM软件中不仅可以显示三维扫描点，还可以显示截面图像。点云数据定义的裁剪区域，会被转换为具有阈值的密集点栅格化png图像；而这个转换后的图像可以被自动插入到平面视图中，为后续具体构件绘制生成工作提供重要参考。
根据点云生成的栅格化图像，可以手动绘制参考路径行形成构件，当周边存在影响构件拟合的干扰物体时，同样可以通过软件较正点来协助算法运算，定义校正点，可以计算出最佳宽度（直径），并匹配最佳拟合的墙体或管线类型。
图4-点云正视图
图5-栅格化生成图像
二、多技术融合应用场景
（1）基于BIM的智能施工放样
基于BIM的智能施工放样施工技术，是通过在移动终端的BIM模型上选取待测点，实现智能全站仪的自动追踪和放样，简化施工放样流程，实现了BIM模型与全站仪的结合,提高现场施工精准度与施工质量。
图6-基于BIM模型的放样
（2）基于BIM的施工质量监测
随着施工进行，建筑物负荷不断增加，加上各种外部因素，过程中会发生沉降、位移、局部形变的情况。通过测量技术和BIM技术的融合，只需要在每隔一定时间内对现场数据进行SLAM点云数据采集，同时和BIM模型进行坐标匹配和对比，就可以轻松找到差异值，实现沉降、位移、形变的位置和变化量的监测。
图7-钢结构变形监测
图8-施工精度校核参数
（3）BIM辅助管线精确排布和安装
在虚拟的BIM模型中，通过放样机器人，可以对房间方正线、支吊架锚栓点、墙面锚栓点等进行精确定位，再将BIM模型中的点位投射定位在施工现场的墙面或者楼板上，来辅助指导现场工人进行管线的精准施工。
图9-BIM辅助指导安装工程
总结
SLAM技术和BIM技术的深度融合，不仅在施工管理过程中可以得到应用，同时结合GIS、物联网、云计算等其它技术，在很多其它场景中也得到了广泛应用，例如城市地下空间普查和数字化管理、古建测绘建档、历史街区设计改造和优化等等。
SLAM技术具有采集速度快、获取数据精度高、扫描内容完整等可视化优势；BIM具有可虚拟化，可动态调整等全过程项目管控能力；GIS技术具有海量存储管理与分析能力，具有强大的图形操作能力，可以对空间信息进行集成化管理，相信在不久的将来，SALM、BIM和GIS等多源技术的深度融合将会成为我们最为先进的生产力。
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编辑 | 高荣杰
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